El sonido, las olas del mar, el movimiento de la tierra por un terremoto, todos estos son fenómenos ondulatorios. Una onda mecánica es una perturbación que se propaga a través de un medio elástico y transporta sólo energía sin que haya transporte de materia. La energía se propaga al producir la vibración de la materia del medio, aprovechando la elasticidad. Un medio elástico es aquel material que luego de que la perturbación es capaz de retornar a su forma inicial.
Para que se produzca una onda mecánica son necesarias las siguientes condiciones:
- Una fuente de perturbación.
- Un medio o material a través del cual se propague la perturbación.
- Un mecanismo por medio del cual las partículas del medio interactúen entre sí para intercambiar energía.
Tipos de Ondas
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- Ondas mecánicas. Precisan de un medio elástico (líquido, gaseoso o sólido) y de condiciones determinadas de temperatura y presión, para propagarse efectivamente. Por ejemplo: las ondas sonoras que se propagan por el aire o por el agua.
- Ondas electromagnéticas. No requieren de un medio porque se pueden propagar en el vacío. Por ejemplo: la luz.
- Ondas gravitacionales. Alteraciones del espacio-tiempo (recién confirmadas por la ciencia).
- Ondas periódicas. Presentan ciclos repetitivos.
- Ondas no periódicas. Presentan ciclos irregulares.
- Ondas unidimensionales. Se propagan a través de una sola dimensión en el espacio.
- Ondas bidimensionales. Se propagan a través de dos dimensiones y se suelen llamar también superficiales.
- Ondas tridimensionales. Se propagan en tres dimensiones y suelen llamarse esféricas.
- Ondas longitudinales: son aquellas que se caracterizan porque las partículas del medio se mueven o vibran paralelamente a la dirección de propagación de la onda. Por ejemplo, un muelle que se comprime da lugar a una onda longitudinal.
- Ondas transversales: son aquellas que se caracterizan porque las partículas del medio se mueven o vibran perpendicularmente a la dirección de propagación de la onda. Por ejemplo, las olas en el agua o las ondulaciones que se propagan por una cuerda.
- Elongación (): Es la distancia que hay, en forma perpendicular, entre un punto de la onda y la línea de equilibrio.
- Cresta: Es el punto de máxima elongación de la onda; es decir, el punto de la onda más separado de su posición de reposo.
- Valle: Es el punto de máxima elongación de la onda, en sentido opuesto a la cresta.
- Nodo: Es el punto donde la onda cruza la línea de equilibrio.
- Ciclo: Es una oscilación, o el recorrido desde el nodo que inicia la trayectoria de la cresta hasta el nodo que termina la trayectoria del valle o viceversa.
- Amplitud (): Es la distancia vertical entre una cresta o valle y el punto de equilibrio de la onda. Nótese que pueden existir ondas cuya amplitud sea variable, es decir, crece o decrece con el paso del tiempo.
- Longitud de onda (): Es la distancia que hay entre el mismo punto de dos ondulaciones consecutivas, o la distancia entre dos crestas, valles o nodos consecutivas.
- Periodo (): Es el tiempo empleado en completar una longitud de onda (oscilación completa).
- Frecuencia (): Es el número de periodos por unidad de tiempo. Es decir: el número de veces que es repetida dicha vibración por unidad de tiempo.
- Fase (Φ): La fase indica la situación instantánea en el ciclo, de una magnitud que varía cíclicamente, siendo la fracción del periodo transcurrido desde el instante correspondiente al estado tomado como referencia.
- Velocidad de propagación (): Es la velocidad a la que se propaga el movimiento ondulatorio. Su valor es el cociente de la longitud de onda y su período.
Propiedades de las Ondas
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Reflexión
La reflexión es el cambio de dirección de una onda al entrar en contacto con la superficie (interfaz) que separa dos medios diferentes, regresando al medio donde se originó.
IPI (2021). Reflexión óptica.Refracción
La refracción es el cambio de dirección y lentitud que experimenta una onda al pasar de un medio a otro con distinto índice refractivo. Solo se produce si la onda incide oblicuamente sobre la superficie de separación de los dos medios y si estos tienen índices de refracción distintos. La refracción se origina en el cambio de velocidad de propagación de la onda señalada.
Un ejemplo de este fenómeno se ve cuando se sumerge un lápiz en un vaso con agua: el lápiz parece quebrado.
Wikipedia (2021). Refracción óptica.Difracción
La difracción se produce cuando una onda llega a una ranura o un obstáculo de tamaño comparable con su longitud de onda. La onda se desvía como si el obstáculo emitiese una onda esférica.
- TETSU (2021). Difracción óptica.
Imágenes:
- https://es.wikipedia.org/wiki/Refracci%C3%B3n
- https://es.wikipedia.org/wiki/Reflexi%C3%B3n_(f%C3%ADsica)
- https://www.lpi.tel.uva.es/~nacho/docencia/EMC/trabajos_02_03/RADIOASTRONOMIA/web/Indice/Radio/I_radio/5_3_1/Refle_C.htm
- https://sites.google.com/a/tecsup.edu.pe/fisica-basica/0-5-fenomeno-de-las-ondas/d-difraccion
